江億:"碳中和"需要減少建築執行的直接碳排放

碳達峰、碳中和成為當下“熱詞”。為應對氣候變化,中國政府明確提出2030年前二氧化碳排放達到峰值, 努力爭取2060年前實現碳中和目標,從相對減排到絕對減排,進而零排放,為全球應對氣候變化作出更大貢獻。暖通空調系統作為建築中當之無愧的能耗大戶,與“碳中和”的目標實現息息相關。佔據公共建築建築物能耗50%-60%的暖通空調系統,其節能降耗顯然已成為關係國計民生的大事。

南方熱泵兩聯供的熱火朝天、北方“煤改電”的如火如荼、磁懸浮的廣泛應用、高效機房系統的快速發展等等,都可以看出目前暖通空調行業已經大踏步地走在了“碳中和”的道路上。

中國工程院院士、清華大學建環專業教授江億在《碳中和與建築裝置》主題報告中提出,低碳轉型是我國社會經濟發展的戰略決策,減少建築執行的直接碳排放,減少建築執行的間接二氧化碳排放。

江億:"碳中和"需要減少建築執行的直接碳排放

低碳轉型是我國社會經濟發展的戰略決策

1。2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和

2。碳中和:溫室氣體排放總量小於碳匯吸收總量

3。途徑:

(1)由可再生能源替代化石能源,不可替代部分採用CCUS回收二氧化碳;

(2)可再生能源主要是水電、風電、光電、核電以及生物質能。

4。零碳轉型的挑戰

(1)終端用能應儘可能用電力高效地替代燃料,儘可能減少對燃料的需求;

(2)風電光電佔總電量50%,佔發電總功率70%以後,如何協調電源側與用電側隨時間變化的不同步性?如何使源與荷之間由剛性連線轉為柔性連線?

減少建築執行的直接碳排放

1。直接碳排放:由於燃燒或是能源導致的CO2的直接排放

2。建築執行相關的直接碳排放:全面電氣化,不再使用燃料

(1)炊事燃氣:氣改電,用各種電炊具做飯,取消燃氣;

(2)生活熱水燃氣:氣改電,熱泵熱水器,電熱熱水器;

(3)蒸汽鍋爐(醫院、賓館、洗衣房等):取消蒸汽管網,電熱蒸汽發生器;

(4)小型熱水鍋爐:多種形式的熱泵;

(5)採暖燃氣壁掛爐:空氣源熱泵;

(6)北方集中供熱熱源:

①工業餘熱、核電餘熱;

②調峰火電熱電聯產,排煙透過CCUS回收二氧化碳;

③取消採暖用燃煤燃氣鍋爐。

減少建築執行的間接二氧化碳排放

1。建築實現全面電氣化,電力要從目前的煤電為主轉為綠電

2。綠電:核電、水電、風電、光電、生物質發電

3。我國目前綠電佔總電量30%,2030年達到一半,2045年全部綠電

4。電量比例:核電15%,水電20%,風光電50%,生物質和火電15%

5。風電光電裝機容量:將由目前的4億kW增長到40~50億kW

6。風電光電的佈局:

(1)三分之一為在西北的集中光電風電基地,大功率遠端輸送;

(2)三分之二在中東部,利用屋頂、零星空地、分散式發電;優先自發自用;

(3)22億kW屋頂光伏:城市35億m2光伏,4億kW;農村150億m2光伏18億kW。

建築“光儲直柔”配電系統

江億:"碳中和"需要減少建築執行的直接碳排放

光儲直柔系統的智慧柔性負載

1。AC/DC根據要求的輸入電功率控制直流母線電壓

2。各個末端根據母線電壓開環方式調節用電功率或充放電速率

3。光伏的DC/DC根據光伏側電流變化,調節變壓比,以最大程度接收光電

4。蓄電池的調控

(1)根據母線電壓,高過U0+⊿U時充電,低於U0-⊿U時蓄電;

(2)智慧控制:檢測母線電壓一天內的變化,識別其規律,得到一天內需要充電和放電的時間段,從而最佳化安排充放電輕度,保證在最需要充電時有足夠的空餘容量,在最需要放電時,由足夠的電量。

江億:"碳中和"需要減少建築執行的直接碳排放

5。充電樁的調控

(1)單向充電樁:只在母線電壓高於U0+⊿U後充電,根據母線電壓決定充電電流;

(2)雙向充電樁:當母線電壓低於U0-⊿U後,從汽車電池取電為建築供電。

6。變頻空調的控制

設0~1之間的柔性調節設定值。當柔性調節為0時,根據空調工況調控,不根據母線電壓做任何改變;當柔性調節為1時,深度柔性調節,根據母線電壓增大或減少輸出冷量,室溫也略有升高或降低。

7。變頻風機、水泵的調節

設0~1之間的柔性調節設定值,根據性設定值和母線電壓變化,修訂風機水泵轉速:n=n0*k*(V-375)。

8。蓄熱式電熱熱水器

自學習一天內母線電壓變化規律和熱水使用規律,在滿足熱水供應的前提下最佳化加熱時間和功率。

9。冰箱的柔性調節

自學習一天內母線電壓的變化規律,根據冰箱內溫度變化,最佳化壓縮機開啟週期,使其儘可能在母線電壓高峰時段執行。

10。整個系統只有入口處AC/DC由電網排程設定每個時刻的電功率(電功率/最大值/最小值),其它用電裝置不需要集中控制,也不需要通訊連線,僅根據母線電壓和自己的調節意願,調節瞬時用電功率

11。只有這樣才能適合建築內多種用電裝置,各自有不同需求的狀況,既實現需求側響應,又不會影響各個裝置的正常使用

12。目前一些試圖對建築內各個裝置進行統一最佳化調控,實現用電需求側響應的嘗試,很難解決多個使用者及裝置提供商之間的需求、責任等矛盾,最佳化調控系統成為各類矛盾的聚集點

13。最佳化各種用電終端的智慧調控演算法,可極大程度提高建築電力柔性程度,從而減少對蓄電池容量的需求,降低投資

14。各類建築用電裝置的需求側響應的智慧調控水平,將成為未來建築裝置智慧化發展的新方向和競爭點。

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